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분무 건조 공정은 흔히 생각하는 것보다 오래된 방식입니다. 기원은 1860년으로 거슬러 올라가고 1872년에 최초로 특허를 획득한 설계 기록이 남아 있습니다. 분무 건조의 기본적인 개념은 용매 증발을 통해 고밀도 분말을 공급 유체로부터 생산하는 것입니다. 반응조(건조 챔버)에서 큰 표면적/질량 비율 액적들(동일한 크기가 이상적)로 구성된 미립자(분무) 상태 유체에 가열 가스를 혼합하여 용매가 직접 접촉하면서 급속히 균일하게 증발되도록 유도합니다.
자유 유동 분말을 제조해야 하는 다양한 분야에서 분무 건조를 사용할 수 있습니다. 이러한 탈수 방법은 다음과 같은 분야에서 가장 효율적입니다.
오븐, 냉동 건조기 또는 회전 증발기 등을 사용하는 대부분의 다른 건조 방법에서는 크기와 모양이 불규칙한 큰 덩어리 입자가 생성되므로 추가 공정(분쇄, 필터링 등)이 필요하게 됩니다. 반면에 분사 공정은 밀도, 크기, 유동 특성, 수분 함량 등의 분말 입자 속성을 탄력적으로 제어할 수 있습니다.
설계자와 사용자의 당면 과제는 생산량과 품질을 증대하고 원가를 절감하는 것입니다. 따라서 공정을 충분히 파악하고 강력한 제어 방법을 구현해야 합니다.
분무 공정은 다음과 같은 단계로 구성됩니다.
미립화(공급 물질을 액적으로 변환): 공정에서 가장 중요한 단계입니다. 미립화 정도가 건조율을 제어하며 결과적으로 건조기 크기를 결정합니다. 가장 흔히 사용되는 미립화 기법은 다음과 같습니다.
1. 압력 노즐 미립화: 오리피스를 통해 유체를 공급하는 방식으로 분무를 생성합니다. 입자 크기 분포가 가장 조밀한 결과를 낳는 에너지 효율적인 방식이기도 합니다.
2. 2가지 유체 노즐 미립화: 공급 물질을 압축 가스와 혼합하여 분무를 생성합니다. 에너지 효율이 가장 낮은 방법입니다. 극도로 미세한 입자를 만드는 데 유용합니다.
3. 원심 미립화: 공급 물질을 회전 디스크에 통과시켜 분무를 생성합니다. 마모에 대한 저항력이 가장 크며 일반적으로 장기간 실행됩니다.
따라서 제어 시스템은 정확하고 반복 가능한 방식으로 유연하게 분무 공정을 제어할 수 있어야 하며, 다음과 같은 기능을 포함합니다.
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